工業(yè)生產(chǎn)中的“主動剎車”，是怎么實(shí)現(xiàn)的？

最近幾年，各大汽車制造商都把一套系統(tǒng)作為主要賣點(diǎn)——

當(dāng)車輛在行駛過程中，通過這套系統(tǒng)，在檢測到前方有障礙物或離前車太近時，能夠提醒司機(jī)及時剎車，甚至主動采取緊急制動，以保證駕駛安全。而這，就是我們很常見的汽車「主動剎車系統(tǒng)」。

隨著社會的不斷發(fā)展，“安全無小事”已經(jīng)成為各行各業(yè)的基本準(zhǔn)則，對汽車行業(yè)來說如此，對石油化工、煤化工、天然氣等連續(xù)生產(chǎn)、且?guī)в幸欢?ldquo;高危屬性”的行業(yè)來說就更加不容小覷。

那么問題就來了，汽車可以使用「主動剎車系統(tǒng)」減少安全隱患，對于上述這些重工業(yè)來說，有沒有類似的系統(tǒng)，能夠及時、準(zhǔn)確發(fā)現(xiàn)危險？又能主動踩上一腳剎車呢？

警鐘長鳴  工業(yè)生產(chǎn)需要一道安全門

看過電影《烈火英雄》的都知道，石油行業(yè)的危險性非常高，而與之相通的還有煉化、化工、煤化氣等等行業(yè)，這些被稱為過程型工業(yè)。

我們再來看一組數(shù)據(jù)，以“安全生產(chǎn)事故”為關(guān)鍵詞，在搜索引擎得到1億個相關(guān)結(jié)果；而以“化工廠”“事故”為關(guān)鍵詞，相關(guān)結(jié)果數(shù)量也高達(dá)4千萬個。

可見在工業(yè)場景中，安全問題受到的關(guān)注程度不亞于“吃瓜熱搜”。據(jù)統(tǒng)計， 2020年全國生產(chǎn)安全事故死亡人數(shù)為2.74萬余人，盡管較往年有大幅度下降，但這個數(shù)字背后，帶來的經(jīng)濟(jì)損失以及對家庭和社會的傷害，依然復(fù)雜嚴(yán)峻。

在這樣的前提下，對于保有大量液壓、高溫鍋爐、化工生產(chǎn)等設(shè)備的工業(yè)生產(chǎn)企業(yè)來說，就需要一道安全門——安全儀表系統(tǒng)（Safety Instrumented Systems，簡稱SIS）。

什么是SIS？

SIS即安全儀表系統(tǒng)，它根據(jù)美國儀表協(xié)會（ISA）對安全系統(tǒng)控制系統(tǒng)的定義而得名，也被稱為緊急停車系統(tǒng)（ESD）、安全聯(lián)鎖系統(tǒng)（SIS）或儀表保護(hù)系統(tǒng)（IPS）等。

對大部分朋友來說，SIS應(yīng)該是一個比較陌生的概念，但我們可以把它想象成上文提到的汽車主動剎車系統(tǒng)，只不過SIS多應(yīng)用在工業(yè)場景里。

它可以通過傳感器，監(jiān)控生產(chǎn)過程中的溫度、壓力、流量、液位等等信息，如果指數(shù)超標(biāo)或者設(shè)備出現(xiàn)故障，SIS安全儀表系統(tǒng)就可以自動，或者在必要時手動完成預(yù)先設(shè)定的安全動作，保護(hù)操作人員與設(shè)備的安全。

通過上述介紹，可以看到：能夠提供連續(xù)的安全聯(lián)鎖保護(hù)的SIS，在核電站、煉油、石化、化工等大量工業(yè)領(lǐng)域當(dāng)中都是一道十分重要的“安全門”。

踩好剎車、SIS必須具備的三大能力

值得注意的是，在了解汽車“主動剎車系統(tǒng)”的過程中，不難發(fā)現(xiàn)該系統(tǒng)本身存在的一些問題：反應(yīng)過于靈敏導(dǎo)致異常制動、信息反饋不準(zhǔn)確等等。

而在工業(yè)生產(chǎn)過程中，長時間處于“后臺靜默運(yùn)行”狀態(tài)的SIS如果經(jīng)常出現(xiàn)這樣的“小動作”，則可能會造成停工停產(chǎn)，甚至更嚴(yán)重的損失。因此這就需要SIS具備幾個關(guān)鍵能力，接下來我們以施耐德電氣旗下Triconex品牌最新的安全儀表系統(tǒng)Tricon CX為例，展開來講——

投票否決  可信的容錯能力

生產(chǎn)過程復(fù)雜、封閉且多變，就極易出現(xiàn)虛假信號報警。因此，業(yè)內(nèi)多會采取一種類似選舉中的“多方監(jiān)督，多數(shù)票決定”的結(jié)構(gòu)進(jìn)行判斷。

以Tricon CX為例，它采用了經(jīng)典的三重冗余TMR(Triple Modular Redundant)結(jié)構(gòu)設(shè)計。簡單來說就是：會為設(shè)備設(shè)施提供3個傳感器，當(dāng)其中1個報警，另外兩個沒有反應(yīng)時，系統(tǒng)就會判定本次“投票”無效。這和我們常見的多數(shù)票獲勝的投票制度類似，這樣一來，就能夠有效減少因為虛假信息而帶來的停機(jī)停產(chǎn)。

硬核實(shí)力  強(qiáng)大的檢測能力

某種程度上講，SIS就像戰(zhàn)士身上的鎧甲，它不會主動產(chǎn)出攻擊，而當(dāng)作戰(zhàn)者受到傷害，能立即起到防護(hù)作用。但與鎧甲不同的是，SIS還需要在不動作的時候，檢測本身是否有故障，并且判斷出最終動作是否能正確執(zhí)行。要做到這種無時無刻的“外察”和“自省”，就需要其具備強(qiáng)大的檢測能力。

同樣以Tricon CX為例， 通過Tricon CX 安全系統(tǒng)可以搭建成超過1,500,000個物理三模冗余 I/O 信號的安全系統(tǒng)平臺，相當(dāng)于一個中等城市的常住人口數(shù)量。輔以高達(dá)6,0000條SOE容量(Sequence Of Event，指事件順序記錄)，以及最遠(yuǎn)70KM的遠(yuǎn)程擴(kuò)展能力。通過這種“天眼”級別的檢測，做到了“事無巨細(xì)、面面俱到”。

除了“大而全”，處理速度也得“快而強(qiáng)”，Tricon CX控制器采用了先進(jìn)的高速工業(yè)芯片以及高達(dá)1GB的總線傳輸。同時，Tricon CX支持1毫秒SOE分辨率，回路監(jiān)督功能、集成HART功能等。這些模塊就像手機(jī)芯片，為SIS系統(tǒng)的運(yùn)行提供強(qiáng)勁動力。

守護(hù)底線  不斷提升的安全能力

安全是SIS存在的底線。然而，換一個角度來講，SIS不僅需要保障生產(chǎn)過程中的安全，在如今的數(shù)字時代中，SIS的信息安全也同樣重要。

跟判斷食品安全與否，可以查看其有沒有獲得相關(guān)的食品認(rèn)證等級一樣，SIS夠不夠安全其實(shí)也有相關(guān)的認(rèn)證。Tricon CX就獲得了SIL-3功能安全認(rèn)證及SL1信息安全認(rèn)證，這兩個認(rèn)證在行業(yè)中均是接近“行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)天花板”的存在。

另外，值得一提的是，Tricon CX隸屬Triconex家族，與其他Triconex系統(tǒng)使用同樣的軟件，形成軟硬件一體化。同時基于施耐德電氣EcoStruxureTM建立了全面的數(shù)字化安全解決方案。真正做到“安全，Tricon CX是認(rèn)真的”。

工作介質(zhì)易燃易爆、設(shè)備裝置大型化、工藝過程復(fù)雜……都是過程型工業(yè)的特點(diǎn)，通過海內(nèi)外的相關(guān)事故案例，我們都能窺見：如果其間發(fā)生事故，將帶來難以估量的嚴(yán)重后果。除此之外在電力、軌道交通、核工業(yè)等行業(yè)也面臨著同樣的安全問題。

在這種情況下，施耐德電氣Triconex系統(tǒng)作為SIS行業(yè)中的典型代表和主力軍，能夠為工業(yè)生產(chǎn)加上一道堅固的安全門，成為不可缺少的保障。